SYMÉTRIES, physique

Articles

• SYMÉTRIES, physique

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 6 003 mots

  Les symétries du monde physique sont un aspect remarquable de l'harmonie de l'Univers. Elles offrent aussi une des clés de l'intelligibilité de la matière. D'une variété extrême, elles sont discrètes ou continues et agissent sur des paramètres aussi concrets que la position d'un corps ou...

• SYMÉTRIE CP VIOLATION DE LA

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 398 mots

  L' observation d'un mode de désintégration particulier d'un méson K neutre montre en 1964 qu'une symétrie liant matière et antimatière n'est pas respectée par la nature. Les années 1950 et 1960 étaient riches en découvertes de nouvelles particules élémentaires ; après...

• ANTIMATIÈRE

  • Écrit par Bernard PIRE et Jean-Marc RICHARD
  • 6 931 mots
  • 4 médias
  On a longtemps cru qu'il y avait une parfaite symétrie entre matière et antimatière. En termes plus formels, si C est l'opérateur, dit «  conjugaison de charge », qui transforme une particule p en son antiparticule p̄, soit C | p > = | p̄ >, ou qui transforme un système composé de matière...

• AXIONS

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 118 mots
  • 2 médias
  L’étude des transformations qui laissent invariant un système physique – ce qu’on appelle ses symétries – est primordiale dans la construction d’une théorie physique. L’analyse des propriétés de symétrie des interactions fortes décrites par une version quelconque de la QCD révèle rapidement une difficulté...

• BELL JOHN STEWART (1928-1990)

  • Écrit par Maurice JACOB
  • 810 mots

  Le physicien théoricien britannique John Stewart Bell a marqué par ses travaux le domaine de la mécanique quantique.

  Né à Belfast le 28 juillet 1928, John Stewart Bell, d'origine modeste, doit travailler dès l'âge de seize ans comme assistant de laboratoire. Il gravit cependant assez vite tous les...

• BOSONS ÉLÉMENTAIRES

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 872 mots
  Le fait que les bosons W et Z n’aient pas une masse nulle est vu comme la manifestation d’une brisure de la symétrie de jauge sous-jacente. Dans la description communément admise des interactions nucléaires, on attribue cette brisure à l’existence d'un nouveau champ fondamental – le champ de Higgs...

• BOSONS ET FERMIONS

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 709 mots
  • 1 média
  ...adéquat d’unités qui conduit à h/2π = 1, on écrit souvent qu’ils sont de spin 1). Les bosons de Higgs, particules comprises comme les traces d’une symétrie spontanément brisée ont quant à eux un spin nul. S’ils existent, les gravitons – messagers quantiques de la gravitation – seraient des bosons...

• CHAMPS THÉORIE DES

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 4 463 mots
  • 1 média
  ...découverts dans les rayons cosmiques en 1947, mais on n'arriva pas à construire une théorie des champs cohérente à partir d'eux. Il fallut attendre les années 1967-1972 pour que le concept desymétrie de jauge permette de construire les théories modernes des interactions nucléaires fortes et faibles.

• CHIMIE THÉORIQUE

  • Écrit par Lionel SALEM et François VOLATRON
  • 4 288 mots
  • 10 médias
  C'est principalement aux savants américains Woodward (prix Nobel 1965) et Hoffmann (prix Nobel 1981) ainsi qu'au chimiste japonais Fukui (prix Nobel 1981) qu'incombe la découverte du rôle joué par la symétrie des fonctions d'onde dans le contrôle des chemins de réaction.

• CHROMODYNAMIQUE QUANTIQUE

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 6 420 mots
  • 6 médias
  ...d’un multiplet par un autre laisse invariantes la plupart de leurs caractéristiques vis-à-vis de l’interaction forte. Cette dernière respecte donc une symétrie, qu’on appelle symétrie d’isospin. La structure mathématique – au sens de la théorie des groupes – de cette symétrie est proche de celle de la...

• CRONIN JAMES WATSON (1931-2016)

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 369 mots

  Fils d'un professeur de latin et de grec à l'université méthodiste de Dallas, James Watson Cronin est né le 29 septembre 1931 à Chicago. Il fit ses études supérieures à l'université de Chicago et y soutint sa thèse en 1955. Il rejoignit alors le groupe de physiciens travaillant auprès d'un...

• ESPAGNAT BERNARD D' (1921-2015)

  • Écrit par Encyclopædia Universalis et Michel PATY
  • 1 178 mots
  • 1 média

  Le physicien français Bernard d'Espagnat, spécialiste de l'étude des particules élémentaires, une des branches de la physique les plus marquées par le renouvellement rapide des connaissances, fut un des penseurs notoires sur les problèmes conceptuels et philosophiques de la mécanique quantique. Dépassant...

• FITCH VAL LOGSDON (1923-2015)

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 361 mots

  Né le 10 mars 1923 dans un ranch du Nebraska, Val Logsdon Fitch fut, durant la Seconde Guerre mondiale, envoyé comme militaire-technicien au laboratoire de Los Alamos, où il devint un expérimentateur expert en côtoyant les grands physiciens attachés au projet Manhattan. Il compléta ses études...

• FORME

  • Écrit par Jean PETITOT
  • 27 344 mots
  ...dans aucun détail, on peut présenter intuitivement l'introduction des concepts de topologie algébrique dans la théorie des défauts de la façon suivante. Un milieu ordonné (comme un cristal liquide) est caractérisé par un certain type de symétrie (plus compliqué que celui des réseaux). Qui plus est, ce...

• HIGGS BOSON DE

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 657 mots
  • 2 médias
  ...associe onde et particule comme deux aspects d'un même objet physique, la théorie des champs qui explicite la propagation et les interactions de ces objets, les groupes de symétrie qui contraignent la description mathématique des particules et de leurs interactions. Rappelons rapidement les ingrédients essentiels...

• HIGGS PETER (1929-2024)

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 262 mots
  • 1 média
  Higgs aborde dans les années 1960 le domaine de la physique des particules élémentaires et s’intéresse à la description mathématique des symétries dans le cadre des théories quantiques qui pourraient décrire les interactions nucléaires. Le point de départ est un théorème démontré en 1961 par...

• INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire faible

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 3 126 mots
  • 4 médias
  ...point de l'espace « neutrino » ou « électron » est arbitraire et que la mesure d'un effet d'interaction faible ne dépend pas d'une telle convention. Un tel principe de symétrie fonde ce qu'on appelle les théories de jauge locale. Le groupe mathématique qui correspond à une telle symétrie est le...

• INTERACTIONS (physique) - Interaction nucléaire forte

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 954 mots
  • 4 médias
  Lachromodynamique quantique obéit à une loi de symétrie fondamentale. Sa dynamique est invariante dans une redéfinition des « couleurs » des quarks et des gluons. Cette propriété se traduit mathématiquement par l'invariance des équations fondamentales lors des transformations − dites de jauge − qui...

• INTERACTIONS (physique) - Unification des forces

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 2 902 mots
  ...alors se (re-)construire comme la théorie minimale qui soit invariante lors des multiplications des fonctions d'onde des électrons par une phase variable avec le point de l’espace-temps. Le photon, champ médiateur de l’interaction électromagnétique, est le champ de jauge associé à lasymétrie U(1).

• ISOSPIN

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 255 mots

  Nombre quantique attaché à une symétrie interne des particules élémentaires, dont la représentation mathématique est identique à celle de la symétrie par rotation.

  La notion d'isospin fort, introduite en 1933 par Werner Heisenberg (1901-1976), traduit le fait que le proton et le ...

• ISOTROPIE & ANISOTROPIE

  • Écrit par Viorel SERGIESCO
  • 737 mots

  Au sens général du terme, une grandeur physique (macroscopique ou microscopique) est anisotrope, ou isotrope, selon qu'elle dépend ou non de la direction suivant laquelle on la mesure. Ainsi, la densité d'un corps homogène ou la fonction de distribution des vitesses à l'équilibre thermodynamique...

• JAUGE THÉORIES DE

  • Écrit par Bernard PIRE
  • 1 939 mots
  ...variable avec le point de l'espace-temps, c'est-à-dire par un facteur exp(iα(r)Q). L'existence du photon est alors une conséquence du respect de la symétrie de jauge locale abstraite décrite plus haut. On dit que le photon est le champ de jauge associé à la symétrie U(1). Rappelons qu’un champ...

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